근육 단백질 합성에서의 식이 시너지 (POTATO)

1. 예비 검사

   1.1 준비: 참가자는 전날 밤부터 금식(~10시간 동안 열량이 있는 음식/음료 섭취 금지)하고, 검사 72시간 전부터 운동을 하지 않은 상태로 예비 검사 세션에 참석하게 됩니다. 대면 절차를 시작하기 전에, 참가자는 서면 동의서를 검토하여 참여와 관련된 절차 및 위험에 대해 설명을 듣게 됩니다. 참가자는 계속 진행하기 전에 질문을 하도록 권장되며, 질문에 대한 답변을 듣게 됩니다. 동의 확인은 서면 동의 과정 양식에 서명함으로써 문서화됩니다.

   1.2 신체 계측: 동의를 제공한 후, 참가자의 키와 체중을 측정하여 체질량 지수(BMI)가 적격 기준(18.5 - 30 kg/m^2) 내에 있는지 확인합니다. 참가자는 이미 다른 모든 포함 및 배제 기준에 대해 평가를 받았으므로, 적격한 BMI는 연구 참여 및 예비 검사 세션의 계속 진행을 의미합니다. 연구 적격성 확인 후, 연구팀의 훈련된 구성원이 혈압을 측정합니다. 그 후, 제조사 권장사항에 따라 이중 에너지 X선 흡수계측법(DEXA)을 통해 체성분을 측정합니다. 간단히 말해, 참가자는 훈련된 기술자가 근육량과 체지방량을 정확하게 측정하기 위해 위치를 잡기 전에 몸에서 모든 금속 물품을 제거하도록 요청받습니다. 스캔은 약 6-10분 동안 지속되며, 이 동안 참가자는 움직이지 않도록 지시받습니다.

   1.3 일상 식습관 기록: 현재 식습관은 온라인 자동 자가 관리(ASA24) 식습관 기록 시스템을 통해 평가됩니다. 참가자는 이 세션 중 개별 사용자 이름과 비밀번호를 받게 되며, 각 시험 전에 연속 3일간(평일 2일과 주말 1일) 기록하도록 요청받습니다. 온라인 시스템이므로, 참가자는 연구 장소 외부에서 여유롭게 완료할 수 있습니다.

   1.4 기초 대사율: 기초 대사율(RMR)은 간접 열량 측정법을 통해 평가됩니다. 이는 RMR을 자동 가스 분석 시스템을 사용하여 측정하는 비운동성 검사입니다. 이 장치는 흡입된 가스와 호기된 가스 농도의 차이로 산소 소비량과 이산화탄소 생산량을 측정합니다. 검사 시작 전, 참가자는 테이블에 등을 대고 누워 있으며, 호기된 가스를 포착하기 위해 목, 머리, 어깨 위에 투명하고 단단한 플라스틱 후드와 부드러운 투명 플라스틱 커튼이 놓입니다. 참가자는 호흡 가스 농도가 포착되는 동안 잠들지 않고 움직이지 않고 누워 있게 됩니다. 검사는 RMR이 최소 20분 동안 안정화될 때 종료됩니다(일반적으로 시작부터 약 30분 소요).

   1.5 10회 최대 반복(10RM) 검사: 기초 대사율 검사 후, 참가자는 다리 신전과 레그 프레스에 대한 10RM을 검사받게 됩니다. 시작하기 위해, 참가자는 표준 사이클 에르고미터에서 자체 선택한 속도로 약 5분 동안 페달을 밟습니다. 그 후, 참가자는 예측 10RM의 약 50%로 8-10회 반복 세트를 수행한 후 1-2분 동안 휴식합니다. 그런 다음 부하는 예측 10RM의 약 90%로 설정됩니다. 부하는 각 성공적인 시도 후 2.5-5.0%씩 증가하여 실패할 때까지(일반적으로 5회 시도 내) 조정됩니다. 최대 시도 사이에는 2분의 휴식이 주어지며, 운동 사이에는 5분의 휴식이 주어집니다. 다리 신전이 먼저 검사된 후 레그 프레스가 검사됩니다. 연구실을 떠나기 전, 참가자는 세션을 마치기 전에 가지고 있는 질문을 할 수 있습니다.

   1.6 가속도계: 연구실을 떠나기 전, 참가자는 일일 신체 활동 수준(예: 걸음 수)을 평가하기 위해 가속도계(Actigraph)를 제공받습니다. 연구 인원은 올바른 사용법을 시연하고, 참가자에게 연구 기간 동안 계속해서 장치를 착용하도록 지시합니다. 시연 후, 참가자는 불필요한 운동을 삼가고 시험 전 이틀 동안 장치를 착용하도록 상기시킵니다.

   1.7 계획: 연구실을 떠나기 전, 참가자와 연구팀은 첫 번째 주입 시험 날짜(예비 검사 후 최소 7일 이후)를 정합니다. 또한, 연구팀은 참가자에게 첫 번째 주입 전날 밤에 섭취할 표준화된 식사를 제공하고, 첫 번째 시험 전 72시간 동안 격렬한 운동을, 24시간 동안 알코올 섭취를 삼가도록 지시합니다. 참가자는 연구실을 떠나기 전에 간식을 제공받을 수도 있습니다.

2. 주입 시험

2.1 준비: 예비 검사 또는 이전 주입 후 최소 7일이 지나면, 참가자는 주입 시험을 위해 연구실에 다시 방문하도록 요청받습니다. 각 주입 당일 아침, 참가자는 전날 밤부터 금식(~10시간 동안 열량이 있는 음식/음료 섭취 금지)하고, 각각 72시간과 24시간 동안 격렬한 운동과 알코올 섭취를 하지 않은 상태로 연구실에 도착합니다. 각 시험 전 3일 동안, 참가자는 온라인 자동 자가 관리(24시간) 식습관 기록 시스템(ASA24)을 통해 식이 섭취를 기록하도록 요청받습니다.

2.2 안정 동위원소 주입: 연구실에 도착하면, 참가자는 등받이가 있는 침대에 등을 대고 누운 후, 손등이나 팔 정맥에 정맥 카테터를 삽입합니다. 카테터 설정을 위해 4회 이상 시도하지 않습니다. 기초 혈액 샘플링 후, L-[1-13C] 류신과 L-[ring 2H5] 페닐알라닌의 프라이밍 용량이 교정된 주입 펌프를 사용한 지속 주입 시작 전에 투여됩니다. 본 실험에 사용된 안정 동위원소 아미노산 추적자는 방사성이 없으며 완전히 안전합니다. 이 안정 동위원소는 체내 아미노산 풀을 농축시켜 조직으로의 아미노산 통합 속도를 확인할 수 있게 합니다. 정맥 투여를 위한 추적자 준비는 추적자 준비 전용의 무균 환경 라미나 플로우 후드 하에서 우수 제조 관리 기준 지침에 따라 수행됩니다.

2.3 혈액 채취: 연구자가 주입을 시작한 후, 다른 쪽 손이나 팔 정맥에 두 번째 카테터가 삽입되어 연구자가 시험 동안 혈액을 수집할 수 있게 됩니다. 시험 동안, 카테터에서 주기적으로 혈액이 채취됩니다. 일부 샘플 채취 전, 카테터 부위(팔이나 손)에 가열 담요(60°C)를 놓아 혈액 샘플을 "동맥화"(동맥 내 혈액을 모방)합니다. 첫 번째 시험 동안 총 17개의 혈액 샘플(~174 mL)이 채취되며, 두 번째 시험에서는 15개의 혈액 샘플(~149 mL)이 채취됩니다. 혈액의 정기적 채취는 혈액 내 동위원소 농축, 아미노산 농도 및 유리 지방산 농도를 결정할 수 있게 합니다. 채취 사이에는 카테터가 저속으로 0.9% 식염수 점적을 사용하여 개방 상태로 유지됩니다.

2.4 VCO2: 이산화탄소 생산량(VCO2)은 호스에 연결된 개방 회로 마우스피스를 통해 채취된 호기 공기로부터 결정됩니다. VCO2 분석이 수행된 직후(10분), 참가자는 플라스틱 백에 연결된 별도의 마우스피스로 숨을 내쉬도록 요청받습니다. 이 호기 샘플은 호기 내 안정 동위원소 추적자 농축에 대한 향후 분석을 위해 무균 진공관에 저장됩니다.

2.5 근육 채취: 총 5개의 근육 생검이 채취됩니다(첫 번째 주입의 일부로 3개, 두 번째 주입 중 2개). 생검 절차는 무균 중공 바늘(Bergström 바늘)을 사용하여 작은 근육 조직 조각을 제거하는 것을 포함하며, Jared Willard, MD의 감독 하에 Nicholas Burd 박사가 수행합니다. 참가자는 침대에 누워 있으며, 필요한 경우 생검 부위가 면도됩니다. 그 후, 해당 부위는 4% 클로르헥시딘 글루코네이트로 소독된 후, 근육 내로 침투하지 않도록 특별히 주의하여 피하에 국소 마취제(2% 자일로카인과 1:100,000 에피네프린) 5 mL가 주입됩니다. 마취가 작용한 후(~10분), Burd 박사는 조직 채취를 위해 생검 바늘을 삽입할 구멍을 만들기 위해 피부에 작은 절개(~4-5 mm)를 합니다. Burd 박사는 작은 근육 조각(~50-100 mg; 표준 연필 지우개 크기)을 빠르게 절단하고 참가자의 다리에서 바늘을 제거합니다. 샘플 채취 중(~30초), 참가자는 다리에 깊은 압박감을 느낄 수 있습니다. 무균 일회용 커튼이 참가자의 허벅지 아래에 놓이며, 모든 생검 절차에는 무균 장갑이 사용됩니다.

생검이 완료된 후, 훈련된 연구팀 구성원이 무균 거즈로 압력을 가해 출혈이 멈출 때까지(최소 10분) 지혈합니다. 그 후, 절개 부위는 나비 모양 봉합(Steri-strips)을 사용하여 닫은 후 붕대를 적용합니다. 타박상 가능성을 최소화하기 위해 붕대 위에 탄성 압박 붕대가 적용됩니다. 참가자는 그 후 상처에 나비 모양 봉합과 압박 붕대를 각각 96시간과 24시간 동안 유지하도록 지시받습니다. 참가자는 연구실을 떠난 후 절개 부위를 적절히 관리하기 위해 "생검 관리 키트"(10.1절/생검 관리 키트에 설명됨)를 제공받습니다. 연구팀 구성원이 시험 다음 날 참가자에게 연락하여 치유 과정을 확인합니다.

저항 운동 및 식사 섭취: 두 번째 생검 폐쇄 직후, 참가자는 급성 저항 운동 세션을 위한 준비 운동을 시작합니다. 시작하기 위해, 참가자는 표준 사이클 에르고미터에서 자체 선택한 속도로 5분 동안 페달을 밟습니다. 그 후, 참가자는 저항 운동을 시작합니다. 참가자는 예비 검사에서 측정된 10회 최대 반복(10RM)의 약 60%로 준비 운동 세트를 수행한 후, 다리 신전과 레그 프레스 모두에 대해 세트 사이에 1-3분 휴식을 두고 약 90% 10RM으로 10-12회 반복 4세트를 완료합니다. 참가자는 두 번째 시험 동안 첫 번째 시험의 부하, 세트 및 반복 횟수를 동일하게 맞춥니다.

운동 완료 직후, 참가자는 식사를 섭취하기 위해 주입실로 돌아갑니다. 첫 번째 시험 동안, 참가자는 단백질 대사 측정을 위한 프라이밍 지속 주입 중에 1개의 중간 크기 러셋 감자(껍질 포함)와 2온스 상당의 저지방 다진 쇠고기 조합(274 kcal, 19.3 g 단백질, 5 g 지방, 37 g 탄수화물, 4 g 식이섬유), 2조각 흰 빵과 쇠고기 조합(262 kcal, 19.8 g 단백질, 6.8 g 지방, 28 g 탄수화물, 1.8 g 식이섬유), 또는 2온스 상당의 쇠고기(93% 살코기/7% 지방; 110 kcal, 14.8 g 단백질, 5 g 지방) 중 하나를 무작위 및 균형 배정으로 섭취하게 됩니다. 두 번째 시험 동안, 참가자는 나머지 조건 중 하나를 무작위로 할당받아 섭취합니다.

시판되는 러셋 감자(껍질 포함)는 1인치 크기로 자르고, 시험 당일 섭취 직전에 다진 쇠고기 패티와 함께 200°C에서 약 30분간 또는 쇠고기 내부 온도가 75°C에 도달할 때까지 구워집니다. 식사는 식중독을 예방하기 위해 USDA의 최소 내부 온도 기준에 따라 최소 165°F(약 74°C)의 내부 온도로 조리됩니다.